水平井岩屑清除装置及其操作方法与流程

1.本发明涉及石油天然气钻完井技术领域，具体而言，涉及一种水平井岩屑清除装置及其操作方法。


背景技术：

2.随着勘探开发的不断深入，水平井、大位移井等数量越来越多，但水平井、大位移井在井斜大于40
°
后的关键井段，钻井液携带岩屑效率低，岩屑易堆积形成岩屑床，经常导致套管下放困难或下放不到位等问题。常规的清除装置及方法是通过一个v型槽的岩屑搅动短接搅动破坏岩屑床，同时产生紊流将岩屑颗粒重新悬浮，以便于钻井液将岩屑及时运移出井眼。该方法在一定程度上提高了岩屑清除率，但是一些较大颗粒岩屑仍无法有效清除。
3.由上可知，现有技术中存在大颗粒岩屑无法有效清除的问题。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种水平井岩屑清除装置及其操作方法，以解决现有技术中的大颗粒岩屑无法有效清除的问题。
5.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种水平井岩屑清除装置，包括：筒体；中心管，中心管位于筒体内并与筒体的内壁之间形成隔腔，中心管的两端与筒体的内壁密封连接，以使隔腔与筒体的中心腔隔离，中心管上具有第一连通孔，以使中心腔仅通过第一连通孔与隔腔连通；喷嘴，喷嘴设置在隔腔内，筒体的外表面上设置有第二连通孔，喷嘴的出口朝向第二连通孔设置，筒体的外表面上还设置有第三连通孔，第三连通孔、隔腔、第二连通孔形成循环流路；过滤结构，过滤结构设置在隔腔内，以使隔腔被分为第一腔体和第二腔体，第一腔体与第二连通孔直接连通，第二腔体与第三连通孔直接连通。
6.进一步地，水平井岩屑清除装置还包括引流管，引流管设置在第二连通孔并朝向喷嘴伸出，且喷嘴与引流管之间形成引流间隙。
7.进一步地，第二连通孔位于第三连通孔的上方，且第二连通孔和第三连通孔均相对于筒体的轴向朝外倾斜向下延伸。
8.进一步地，第一连通孔位于第二连通孔的上方，且第一连通孔相对于筒体的轴向朝外倾斜向下延伸。
9.进一步地，引流管的内径大于第一连通孔的直径。
10.进一步地，第三连通孔的直径大于第二连通孔的直径。
11.进一步地，筒体包括顺次连接的上接头、射流套、吸流套和下接头，第二连通孔设置在射流套上，第三连通孔设置在吸流套上。
12.进一步地，中心管包括中心管本体和分流套，分流套位于中心管本体的上方，且第一连通孔设置在分流套上，隔腔形成在中心管本体、分流套和筒体之间，过滤结构连接在中心管本体和筒体上。
13.进一步地，上接头具有朝向筒体的轴线伸出的第一安装凸缘，分流套固定在中心管本体与第一安装凸缘之间；下接头具有朝向筒体的轴线伸出的第二安装凸缘，中心管本体的下端固定在第二安装凸缘上。
14.根据本发明的另一方面，提供了一种水平井岩屑清除装置的操作方法，包括：将水平井岩屑清除装置连接到通井钻具组合上，标记水平井岩屑清除装置的位置后下井；将水平井岩屑清除装置下放到水平井眼狗腿位置时，开泵循环，旋转钻具；通井结束后将通井钻具组合从井内提出，旋开下接头与吸流套清除岩屑。
15.应用本发明的技术方案，钻井液通过喷嘴直接喷射到引流管内，在中心管和筒体的内壁之间的隔腔形成一种虹吸抽吸力，将吸流套附近的岩屑吸到隔腔内，过滤结构用于阻止大颗粒岩屑向上移动堵塞射流管，另外，一部分钻井液通过钻头，可将钻头附近的岩屑携带到吸流套位置，从而有效清除大颗粒岩屑。
附图说明
16.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
17.图1示出了本发明中的水平井岩屑清除装置的剖面示意图。
18.其中，上述附图包括以下附图标记：
19.10、筒体；11、上接头；12、射流套；121、第二连通孔；13、吸流套；131、第三连通孔；14、下接头；20、中心管；21、中心管本体；22、分流套；221、第一连通孔；30、隔腔；31、第一腔体；32、第二腔体；40、喷嘴；50、过滤结构；60、引流管。
具体实施方式
20.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
21.需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
22.在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
23.为了解决现有技术中的大颗粒岩屑无法有效清除的问题，本发明提供了一种水平井岩屑清除装置及其操作方法。
24.其中，下述的水平井岩屑清除装置采用下述的水平井岩屑清除装置的操作方法。
25.如图1所示，水平井岩屑清除装置包括筒体10、中心管20、喷嘴40和过滤结构50。中心管20位于筒体10内并与筒体10的内壁之间形成隔腔30，中心管20的两端与筒体10的内壁密封连接，以使隔腔30与筒体10的中心腔隔离，中心管20上具有第一连通孔221，以使中心腔仅通过第一连通孔221与隔腔30连通。喷嘴40设置在隔腔30内，筒体10的外表面上设置有第二连通孔121，喷嘴40的出口朝向第二连通孔121设置，筒体10的外表面上还设置有第三连通孔131，第三连通孔131、隔腔30、第二连通孔121形成循环流路。过滤结构50设置在隔腔
30内，以使隔腔30被分为第一腔体31和第二腔体32，第一腔体31与第二连通孔121直接连通，第二腔体32与第三连通孔131直接连通。
26.在本实施例中，钻井液通过喷嘴40直接喷射到第二连通孔121内，在中心管20和筒体10的内壁之间的隔腔30形成一种虹吸抽吸力，将第三连通孔131附近的岩屑吸到第一腔体31内，过滤结构50用于阻止大颗粒岩屑向上移动堵塞第二连通孔121，另外，一部分钻井液通过钻头，可将钻头附近的岩屑携带到第三连通孔131，通过第三连通孔131进入第一腔体31，从而有效清除大颗粒岩屑。
27.如图1所示，水平井岩屑清除装置还包括引流管60，引流管60设置在第二连通孔121并朝向喷嘴40伸出，且喷嘴40与引流管60之间形成引流间隙。引流管60与喷嘴40套接，将喷嘴40喷出的钻井液引流至筒体10之外。引流管60与喷嘴40之间留有间隙，是为了钻井液能够由隔腔30的第一腔体31通过引流管60流出，从而使得第三连通孔131、隔腔30、第二连通孔121形成循环流路。
28.具体的，第二连通孔121位于第三连通孔131的上方，且第二连通孔121和第三连通孔131均相对于筒体10的轴向朝外倾斜向下延伸。这样是为了和钻井液的流向保持上下方向上的一致。
29.具体的，第一连通孔221位于第二连通孔121的上方，且第一连通孔221相对于筒体10的轴向朝外倾斜向下延伸。这样使得一部分钻井液能够通过第一连通孔221和第二连通孔121流出筒体10，在中心管20和筒体10的内壁之间的隔腔30形成一种虹吸抽吸力。
30.在本实施例中，引流管60的内径大于第一连通孔221的直径。第一连通孔221的直径较小，使得流经第一连通孔221的钻井液的流速增大，增强在中心管20和筒体10的内壁之间的隔腔30形成的虹吸抽吸力。
31.在本实施例中，第三连通孔131的直径大于第二连通孔121的直径。第三连通孔131的直径较大，是为了便于大颗粒的岩屑进入隔腔30的第二腔体32。
32.如图1所示，筒体10包括顺次连接的上接头11、射流套12、吸流套13和下接头14，第二连通孔121设置在射流套12上，第三连通孔131设置在吸流套13上。
33.如图1所示，中心管20包括中心管本体21和分流套22，分流套22位于中心管本体21的上方，且第一连通孔221设置在分流套22上，隔腔30形成在中心管本体21、分流套22和筒体10之间，过滤结构50连接在中心管本体21和筒体10上。通过设置在分流套22上的第一连通孔221，使得一部分钻井液能够流至喷嘴40再通过引流管60流出筒体10，为在中心管20和筒体10的内壁之间的隔腔30形成一种虹吸抽吸力提供动力。
34.如图1所示，上接头11具有朝向筒体10的轴线伸出的第一安装凸缘，分流套22固定在中心管本体21与第一安装凸缘之间；下接头14具有朝向筒体10的轴线伸出的第二安装凸缘，中心管本体21的下端固定在第二安装凸缘上。通过设置第一安装凸缘和第二安装凸缘，使得上接头11、中心管本体21和分流套22之间的连接更加牢固，也使得下接头14和中心管本体21之间的连接更加牢固。
35.本发明中的水平井岩屑清除装置的操作方法包括：将水平井岩屑清除装置连接到通井钻具组合上，标记水平井岩屑清除装置的位置后下井；将水平井岩屑清除装置下放到水平井眼狗腿位置时，开泵循环，旋转钻具；通井结束后将通井钻具组合从井内提出，旋开下接头14与吸流套13清除岩屑。
36.在本实施例中，将上述的水平井岩屑清除装置连接到通井钻具组合的钻头与钻杆之间，标记上述的水平井岩屑清除装置的位置后下井。当上述的水平井岩屑清除装置下放到水平井眼狗腿位置时，打开泵开始循环钻井液，并开始旋转钻具。一部分钻井液通过喷嘴40直接喷射到引流管60内，可在中心管20和筒体10的内壁之间的隔腔30形成一种虹吸抽吸力，将吸流套13附近的岩屑吸到隔腔30的第二腔体32内，过滤结构50用于阻止大颗粒岩屑向上移动堵塞引流管60。一部分钻井液通过钻头，可将钻头附近的岩屑携带到吸流套13位置，通过设置在吸流套13上的第三连通孔131进入隔腔30的第二腔体32。通井结束后将通井钻具组合从井内提出，旋开下接头14与吸流套13即可清除岩屑。另外，在通井过程中通井钻具组合能够对岩屑床进行破坏，并打捞岩屑，减少套管下放摩阻，保证套管顺利下放。
37.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：钻井液通过喷嘴直接喷射到引流管内，在中心管和筒体的内壁之间的隔腔形成一种虹吸抽吸力，将吸流套附近的岩屑吸到隔腔内，过滤结构用于阻止大颗粒岩屑向上移动堵塞射流管，另外，一部分钻井液通过钻头，可将钻头附近的岩屑携带到吸流套位置，从而有效清除大颗粒岩屑。
38.显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
39.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
40.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
41.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。